(57)【要約】【課題】  残トナー補足部材と、この残トナー補足部材と対応する感光体の表面電位との電位差を非通紙期間と通紙期間でほぼ同じにすることにより、感光体の表面の残トナーの捕捉を確実に行うことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】残トナー捕捉ブラシ４５に印加する電位Ｅ４５と、該残トナー捕捉ブラシ４５と対応する感光ドラム１３の表面電位Ｅ１３との電位差δ（Ｅ４５−Ｅ１３）が非通紙期間と通紙期間とでほぼ同じ目標値δｍになるように残トナー捕捉ブラシ４５に印加する電位Ｅ４５を制御する。これによって、電位差δ（Ｅ４５−Ｅ１３）のアンバランスを抑制して、感光ドラムの表面の残トナーの捕捉を確実に行うことができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電手段によって帯電された感光体の表面に、露光手段によって静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー方式の現像手段によって現像し、現像されたトナー画像を転写手段によって記録紙上に転写し、転写後の感光体上の残トナーを残トナー捕捉部材により捕捉するようにした画像形成装置において、
前記残トナー捕捉部材に印加する電位と、該残トナー捕捉部材と対応する感光体の表面電位との電位差が非通紙期間と通紙期間とでほぼ同じ電位差になるように前記残トナー捕捉部材に印加する電位を制御する電位制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１において、前記電位制御手段は、転写工程の下流側の感光体の表面電位を検出する表面電位センサと、該センサにより検出された検出値に基づいて前記残トナー捕捉部材に印加する電位を制御して、前記電位差がほぼ同じに制御されるように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１において、前記電位制御手段は、転写手段により非通紙期間と通紙期間に印加される電位の変動に基づいて、前記残トナー捕捉部材に印加する電位を制御して、前記電位差をほぼ同じに制御するように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、前記電位差は４００Ｖ〜６００Ｖの範囲に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４において、前記電位制御手段は、設定された電位差の中心値に対して±１００Ｖ以内になるように前記残トナー捕捉部材に印加する電位を制御するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、前記電位制御手段によって残トナー捕捉部材に印加される電位による前記感光体の再帯電電位は、帯電手段による帯電工程での感光体表面の帯電電位以下になるように設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体の表面の残トナーの捕捉を確実に行うことができる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機、ファクシミリ装置或いはプリンタ等に採用されている電子写真方式の画像形成装置では、帯電器によって帯電された感光ドラムの表面に、露光器によって静電潜像を形成し、この静電潜像を現像ローラを備えたトナー方式の現像器によって現像するようになっている。又、画像形成装置は、現像されたトナー画像を転写器によって、感光ドラムから記録紙上に転写するとともに、転写器の下流側に設けた定着器でトナー画像を永久画像として記録紙に定着するようになっている。
【０００３】
前述した転写工程の後には、感光ドラムの表面に記録紙に転写されなかったトナーが残留して残トナーとなる。未転写の残トナーは次の記録紙への画像形成工程において、画質を低下させるので、除去する必要がある。このため、特許文献１に示すように、感光ドラム表面の残トナーを残トナー捕捉部材によって除去するようになっている。前記残トナー捕捉部材に印加されるバイアス電位は、記録紙の非通紙期間（感光ドラムの空回転期間）と、通紙期間とで例えば一定になるように制御されるようになっている。
【特許文献１】特開２０００−２９３０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
感光ドラムの表面には記録紙が通過する前後及び通紙期間中において転写器によってそれぞれ異なるバイアス電圧が印加され、このため感光ドラムの表面自体が電圧のバラツキを生じている。このため、特許文献１に示すように、残トナー捕捉部材に一定の電位が付与される場合には、この所定電位と前述のバラついた感光ドラム表面の電位との間の電位差にもバラツキが生じてしまう。従って、残トナー捕捉部材によって、感光ドラム上の残トナーの捕捉を適正に行うことができないという問題があった。
【０００５】
ところで、残トナー捕捉部材によって残トナーを捕捉するのに適した電位差は、例えば、経験上所定の範囲内に決まっている。しかし、その電位差が大き過ぎると、一旦残トナー捕捉部材によって捕捉されたトナーが、感光ドラム側に戻ってしまうという現象が生じることが実験によって確認された。前記電位差が大きい場合には、ハーフトーンパターン等でスジ状の濃度ムラが発生する傾向にあることも知られている。
【０００６】
本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、残トナー補足部材と、この残トナー補足部材と対応する感光体の表面電位との電位差を非通紙期間と通紙期間でほぼ同じにすることにより、感光体の表面の残トナーの捕捉を確実に行うことができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、帯電手段によって帯電された感光体の表面に、露光手段によって静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー方式の現像手段によって現像し、現像されたトナー画像を転写手段によって記録紙上に転写し、転写後の感光体上の残トナーを残トナー捕捉部材により捕捉するようにした画像形成装置において、前記残トナー捕捉部材に印加する電位と、該残トナー捕捉部材と対応する感光体の表面電位との電位差が非通紙期間と通紙期間とでほぼ同じ電位差になるように前記残トナー捕捉部材に印加する電位を制御する電位制御手段を設けたことを要旨とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記電位制御手段は、転写工程の下流側の感光体の表面電位を検出する表面電位センサと、該センサにより検出された検出値に基づいて前記残トナー捕捉部材に印加する電位を制御して、前記電位差がほぼ同じに制御されるように構成されていることを要旨とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１において、前記電位制御手段は、転写手段により非通紙期間と通紙期間に印加される電位の変動に基づいて、前記残トナー捕捉部材に印加する電位を制御して、前記電位差をほぼ同じに制御するように構成されていることを要旨とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記電位差は４００Ｖ〜６００Ｖの範囲に設定されていることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記電位制御手段は、設定された電位差の中心値に対して±１００Ｖ以内になるように前記残トナー捕捉部材に印加する電位を制御するものであることを要旨とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項において、前記電位制御手段によって残トナー捕捉部材に印加される電位による前記感光体の再帯電電位は、帯電手段による帯電工程での感光体表面の帯電電位以下になるように設定されていることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、残トナー補足部材と、この残トナー補足部材と対応する感光体の表面の電位差を非通紙期間と通紙期間でほぼ同じ電位差になるようにしたので、電位差のバラツキを抑制して、残トナー補足部材による感光体表面の残トナーの捕捉を確実に行うことができる。このため、画質を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を複写機、ファクシミリ装置又はプリンタ等に採用されている電子写真方式の画像形成装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図２に示すように、画像形成装置１１の本体フレーム１２には、感光体としての感光ドラム１３が回転可能に支持され、その外周面には光導電膜１４が形成されている。この感光ドラム１３は接地電位（例えば０Ｖ）となっている。前記感光ドラム１３と接触するように、本体フレーム１２には導電性刷毛体を植設したブラシローラよりなる帯電手段としての帯電器１５が回転可能に支持されている。前記帯電器１５には、交流電源１６及び直流電源１７から交流と直流の電圧が印加され、感光ドラム１３の光導電膜１４を所定電位（例えば、＋９００Ｖ）に一様に正帯電させる。前記本体フレーム１２には、感光ドラム１３の直上の所定位置に位置するように、露光手段としての露光器１８が取り付けられ、その下面に設けた発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ−Ｄｉｏｄｅ）アレイ１９から感光ドラム１３の光導電膜１４に光を照射して、図示しない原稿の読み取り装置によって読み取られた画像データに基づいて、静電潜像を形成する。
【００１４】
前記本体フレーム１２には現像手段としてのユニット化された現像器２１が交換可能に装着されている。この現像器２１は、トナーケース２２と、そのトナーケース２２内の下部に配置されて、図示しない電源によって所定電圧が供給される供給ローラ２３と、その供給ローラ２３と、感光ドラム１３との間に位置するように、トナーケース２２の下端開口部に配置された現像ローラ２４とを備えている。トナーケース２２内には、攪拌体２５が回転可能に軸支されている。この攪拌体２５の回転によりトナーケース２２内のトナーが常に撹拌されて、トナーが一様な密度に保たれる。
【００１５】
前記現像ローラ２４には、直流電源２７から所定電圧（例えば−３００Ｖ又は＋３００Ｖ）が供給されるようになっている。前記トナーケース２２から供給ローラ２３によって搬送され、かつ現像ローラ２４により所定電位が付与されたトナーは、その付与された電位（例えば＋３００Ｖ）と、感光ドラム１３上に形成された前記静電潜像の電位（例えば＋１００Ｖ）との電位差（例えば＋２００Ｖ）によって、静電潜像に選択的に付着される。この静電潜像に付着したトナーにより感光ドラム１３上にトナー画像が形成される。
【００１６】
前記本体フレーム１２には、感光ドラム１３の直下に位置するように、感光ドラム１３に圧接して、転写ニップを形成する転写手段としてのローラ状の転写器３１が回転可能に配設され、電源３２によって所定電位（例えば−３．７ｋＶ又は＋９００Ｖ）に制御されるようになっている。この転写器３１の電位と、トナー画像の電位との電位差に基づいて、感光ドラム１３上のトナー画像を、図示しない記録紙供給装置から供給された記録紙Ｐに転写する。
【００１７】
前記本体フレーム１２には前記感光ドラム１３の記録紙送り出し側に位置するように、加熱ローラ３３及び加圧ローラ３４によって構成された加熱定着器３５が装着されている。従って、記録紙Ｐが加熱ローラ３３と加圧ローラ３４の間に送り込まれることによって、記録紙Ｐ上にトナー画像が加熱定着される。
【００１８】
前記本体フレーム１２には、導電性繊維ブラシよりなる残トナー捕捉手段としての残トナー捕捉ブラシ４５が装着されている。この残トナー捕捉ブラシ４５には、該ブラシ４５に正極性の可変電位を印加する可変直流正電源４６が接続されている。前記残トナー捕捉ブラシ４５によって、転写後の感光ドラム１３上に残留する残トナーを捕捉するようになっている。捕捉されたトナーは、図示しない除去手段によって廃棄タンクに廃棄されるようになっている。
【００１９】
前記残トナー捕捉ブラシ４５に用いる導電性繊維ブラシとしては、金属ファイバー、カーボン分散のポリカーボネート、ナイロン、ポリプロピレン等の合成繊維、あるいはカーボンファイバーが考えられる。又、ブラシ長１〜１２ｍｍ、ブラシの密度１〜５０万本／ｉｎｃｈ２、ブラシ径２．２〜１５．５デシテックス、ブラシ抵抗１０−２〜１０１２Ωｃｍが望ましく、この実施形態では、ブラシ長さ５ｍｍ、ブラシ密度１０万本／ｉｎｃｈ２、ブラシ径６．７デシテックスのものを用いた。
【００２０】
なお、本実施形態においては、以上説明した感光ドラム１３への帯電、露光、現像及び記録紙Ｐへの転写、記録紙Ｐのトナー画像の加熱定着という一連のプロセスが一単位の記録プロセスである。
【００２１】
前記画像形成装置１１は、各種の動作を制御するためのコンピューターを有する制御装置５１を備えている。前記制御装置５１には、各種のデータに基づいて、記録プロセスに必要な各種のバイアス電位を演算するための中央演算処理装置（ＣＰＵ）５２、各種の動作プログラムを記憶した記憶手段としてのリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）５３、読み出し書き込み可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５４及び図示しない入出力インターフェースあるいは電源回路が設けられている。前記制御装置５１は、前記可変直流正電源４６に図示しない駆動回路を介して、電位制御信号を出力するようになっている。又、前記制御装置５１から帯電器１５、現像ローラ２４、転写器３１の各電源回路に制御信号がそれぞれ送られて、印加される電圧が制御されるようになっている。
【００２２】
前記本体フレーム１２には、前記転写器３１と残トナー捕捉ブラシ４５の間に位置するように、前記感光ドラム１３の表面電位を検出するためのドラム表面電位センサ５５が設けられている。このドラム表面電位センサ５５により検出された検出値は、前記制御装置５１に入力されるようになっている。
【００２３】
前記ＲＯＭ５３には、残トナー捕捉ブラシ４５に印加する電位Ｅ４５と、感光ドラム１３の表面電位Ｅ１３との電位差δ（Ｅ４５−Ｅ１３）の目標値δｍが予め設定されている。前記ＣＰＵ５２には前記ドラム表面電位センサ５５による前記感光ドラム１３の表面電位Ｅ１３の検出値Ｅ１３（ｘ）と、予めＲＯＭ５３に記憶された前記電位差δ（Ｅ４５−Ｅ１３）の目標値δｍとに基づいて、該目標値δｍ（例えば＋５００Ｖ）が一定になるように残トナー捕捉ブラシ４５に印加する制御電位Ｅ４５（ｙ）を演算する電位制御手段としての制御電位演算手段５６が設けられている。この演算式は、以下のように設定されている。
【００２４】
Ｅ４５（ｙ）＝δｍ＋Ｅ１３（ｘ）
次に、前記のように構成された画像形成装置の動作について、図１のタイミングチャートをもとに説明する。この実施形態では、前記電位差δ（Ｅ４５−Ｅ１３）の目標値δｍを＋５００Ｖとしている。
【００２５】
画像形成装置の電源スイッチがオンされると、ウォームアップが行われ、所定時間経過後に待機状態となる。この状態において、図１の時刻ｔ１でプリントスイッチがオンされると、制御装置５１からの制御信号によって帯電器１５がオンされて、感光ドラム１３の表面が例えば＋９００Ｖに帯電される。又、同じ時刻ｔ１において、制御装置５１からの制御信号によって、転写器３１が作動され、感光ドラム１３に対して正極性の例えば＋１０００Ｖの転写バイアス電位が印加される。
【００２６】
一方、前記電源スイッチのオンによって、前記ドラム表面電位センサ５５による前記感光ドラム１３の表面電位Ｅ１３の検出が開始される。この検出値Ｅ１３（ｘ）が制御装置５１に入力されるので、制御電位演算手段５６によって前記演算式〔Ｅ４５（ｙ）＝δｍ＋Ｅ１３（ｘ）〕に基づいて残トナー捕捉ブラシ４５に印加する制御電位Ｅ４５（ｙ）が演算される。この演算された制御電位Ｅ４５（ｙ）が制御装置５１から可変直流正電源４６に送られ、残トナー捕捉ブラシ４５に実際に印加される電位が決められる。図１では初期の表面電位Ｅ１３の検出値Ｅ１３（ｘ）が０Ｖであるため、制御電位Ｅ４５（ｙ）は前記演算式によって＋５００Ｖと算定され、残トナー捕捉ブラシ４５に実際に印加される電位が＋５００Ｖに制御される。表面電位Ｅ１３の検出値Ｅ１３（ｘ）が＋１００Ｖになると、制御電位Ｅ４５（ｙ）は前記演算式によって＋６００Ｖと算定され、残トナー捕捉ブラシ４５に実際に印加される電位が＋６００Ｖに制御される。
【００２７】
次に、時刻ｔ２において、転写器３１が正極性の電位（＋１０００Ｖ）から、負極性の電位（−１０００Ｖ）に反転され、ドラム１３が空回転の非通紙期間となる。そして、時刻ｔ２において、前記ドラム表面電位センサ５５によって前記感光ドラム１３の表面電位Ｅ１３が＋２００Ｖと検出されると、制御電位Ｅ４５（ｙ）は前記演算式によって＋７００Ｖと算定され、可変直流正電源４６により残トナー捕捉ブラシ４５の実際の印加電位が＋７００Ｖに制御される。
【００２８】
その後、通紙期間の開始点となる時刻ｔ３において、転写器３１の負極性の電位がさらに増大し、例えば−２０００Ｖとして、記録紙上にトナー画像が転写される。このとき、転写器３１によって生じた電界は、非導電体である記録紙を介して作用するので、その影響を受けて前記感光ドラム１３の表面電位Ｅ１３の検出値Ｅ１３（ｘ）が例えば＋１００Ｖに低下する。すると、前記ドラム表面電位センサ５５によって前記感光ドラム１３の表面電位Ｅ１３が＋１００Ｖと検出される。このため、前記演算式によって制御電位Ｅ４５（ｙ）が＋６００Ｖと算定され、可変直流正電源４６により残トナー捕捉ブラシ４５の実際の印加電位が＋６００Ｖに制御される。
【００２９】
次に、時刻ｔ４において、通紙期間が終了すると、転写器３１の負極性の電位が例えば−１５００Ｖと小さくなるが、ドラム１３と転写器３１との間に介在している記録紙が存在しないので、この影響で感光ドラム１３の表面電位Ｅ１３が＋２００Ｖと高くなる。このため、前記演算式によって制御電位Ｅ４５（ｙ）が＋７００Ｖと算定され、可変直流正電源４６により残トナー捕捉ブラシ４５の実際の印加電位が＋７００Ｖに制御される。
【００３０】
さらに、時刻ｔ５において、転写器３１の電位が−１５００Ｖから無電位となり、この影響で感光ドラム１３の表面電位Ｅ１３が＋９００Ｖになる。このため、前記演算式によって制御電位Ｅ４５（ｙ）が＋１４００Ｖと算定され、可変直流正電源４６により残トナー捕捉ブラシ４５の実際の印加電位が＋１４００Ｖに制御される。
【００３１】
最後に、時刻ｔ５において、記録プロセスが終了となり、帯電器１５がオフされるとともに、感光ドラム１３及び残トナー捕捉ブラシ４５への電位の印加が停止される。
上記実施形態の画像形成装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００３２】
（１）上記実施形態では、図１の時刻ｔ２〜ｔ３で示す非通紙期間においても、時刻ｔ３〜ｔ４で示す通紙期間においても、残トナー捕捉ブラシ４５と対応する感光ドラム１３の表面電位Ｅ１３の検出値Ｅ１３（ｘ）と、残トナー捕捉ブラシ４５に実際に印加する制御電位Ｅ４５（ｙ）との電位差δ（Ｅ４５−Ｅ１３）が同じ電位差（例えば＋５００Ｖ）になるように制御するようにした。これによって、電位差δ（Ｅ４５−Ｅ１３）のバラツキが抑制され、感光ドラム１３の表面の残トナーを残トナー捕捉ブラシ４５によって効率よく捕捉することができる。又、残トナー捕捉ブラシ４５に捕捉されたトナーが感光ドラム１３側に戻るのを防止することもできる。従って、記録紙Ｐの画質を向上することができる。
【００３３】
（２）上記実施形態では、ドラム表面電位センサ５５により感光ドラム１３の表面電位を検出し、この検出値Ｅ１３（ｘ）と、予めＲＯＭ５３に記憶された電位差δ（Ｅ４５−Ｅ１３）の目標値δｍとに基づいて、該目標値δｍが一定になるように残トナー捕捉ブラシ４５に印加する制御電位Ｅ４５（ｙ）を演算式により算定するようにした。このため、電位差の目標値δｍの制御精度を向上することができる。
【００３４】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
○  ドラム表面電位センサ５５を省略し、転写電位に応じて、残トナー捕捉ブラシ４５に印加する電位を予め記憶手段に記憶させておき、そのデータテーブルから読み出されたデータに基づいて、残トナー捕捉ブラシ４５の電位の制御を行うようにしてもよい。又、データテーブルに代えて、予め記憶手段に記憶された転写電位と、目標電位差と、時刻とを要素とする演算式を用いて、残トナー捕捉ブラシ４５の制御電位を算定するようにしてもよい。
【００３５】
○画像形成装置の使用環境温度によって、電位差δの目標値δｍは変化するので、例えば、目標値δｍを＋４００Ｖ〜＋６００Ｖの範囲に設定するようにしてもよい。
○設定された目標値δｍの中心値に対して±１００Ｖ以内になるように前記残トナー捕捉ブラシ４５に印加する電位Ｅ４５を制御するようにしてもよい。
【００３６】
○  前記ドラム表面電位センサ５５に代えて転写ローラーの印加電圧を検出して、その値から感光ドラム１３の表面電位を演算式により算出するようにしてもよい。
○前記可変直流正電源４６によって残トナー捕捉ブラシ４５に印加される電位による前記感光ドラム１３の再帯電電位を、帯電器１５による帯電工程での感光ドラム１３表面の帯電電位以下になるように設定してもよい。この場合には、再帯電電位が帯電工程に悪影響しないという利点がある。
【００３７】
○残トナー捕捉ブラシ４５により感光ドラム１３の表面から捕捉したトナーを、感光ドラム１３に戻して、現像ローラ２４によって回収し、再利用するクリーナレス方式の画像形成装置に適用してもよい。
【００３８】
○前記各種のデータや動作プログラムの記憶手段として、ＲＯＭ５３及びＲＡＭ５４に代えて、ハードディスク、磁気記録媒体等の他の手段を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】画像形成装置の残トナー捕捉ブラシの電位と、感光ドラムの表面電位との電位差の制御動作を説明するためのタイミングチャート。
【図２】画像形成装置の一実施形態を示す略体断面図。
【符号の説明】
【００４０】
δ…電位差、Ｐ…記録紙、Ｅ１３…感光ドラムの表面電位，Ｅ４５…残トナー捕捉ブラシの電位、Ｅ１３（ｘ）…感光ドラム１３の表面電位Ｅ１３の検出値、Ｅ４５（ｙ）…残トナー捕捉ブラシ４５に印加する制御電位、１１…画像形成装置、５５…電位制御手段を構成するドラム表面電位センサ、５６…電位制御手段を構成する制御電位演算手段。
【図１】
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【図２】
2005300686.tif 000004